Sensores IoT para medir la calidad del aire y la relación de ésta con el COVID-19

Sergio Arranz Ruiz    1 julio, 2020
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El dióxido de nitrógeno (NO2), el ozono troposférico (O3), los óxidos de azufre (SOX) y el material particulado, más conocido como PM (del inglés Particulate Matter) son algunos de los contaminantes que afectan a la calidad del aire que respiramos en nuestras ciudades. Debido a sus consecuencias sobre el medioambiente y a sus efectos adversos sobre la salud humana, las administraciones dedican cada vez mayores esfuerzos a medir adecuadamente los niveles de estos contaminantes. También a identificar su procedencia y aplicar medidas para su disminución, tanto a corto como a largo plazo. Los sensores IoT son de gran ayuda.

En general, las fuentes emisoras de los contaminantes presentes en el aire se pueden dividir, según su origen, en:

  • Origen antropogénico: Procedentes de actividades realizadas por el ser humano, entre las que se incluyen la industria, el transporte, la combustión de combustibles fósiles, etc.
  • Origen natural: Aquéllas procedentes de la naturaleza como incendios forestales, partículas de polvo, pólenes, partículas marinas, erupciones volcánicas, etc.

De estaciones de medición fijas a sensores IoT

Tradicionalmente los contaminantes se medían con estaciones de medición fijas. Normalmente eran casetas de unos 6-8 m2 situadas en los puntos de la ciudad donde se quería calcular su concentración. Si bien esta manera de medirlo aporta datos muy precisos sobre los distintos contaminantes, tiene dos inconvenientes:

  • Se limita a medir las concentraciones en puntos fijos de la ciudad, que pueden no ofrecer datos precisos sobre la calidad del aire global en la misma.
  • Tienen un coste de adquisición y mantenimiento muy elevado, por lo que no son viables para todas las administraciones.

Con la llegada del IoT, se han desarrollado una gran cantidad de sensores que miden la concentración de contaminantes en el aire. Aunque estos sensores no ofrecen resultados tan fiables como las estaciones de medición fijas, aportan información suficientemente válida para que las administraciones puedan tomar medidas que reduzcan la presencia de contaminantes en el aire.

Redes de amplio alcance y baja potencia : NB-IoT

Dichos sensores usan tecnologías de comunicación como Narrowband IoT (NB-IoT), una de las llamadas redes de amplio alcance y baja potencia (más conocidas como Low Power Wide Area Network – LPWAN) para transmitir los datos de los sensores en tiempo real. NB-IoT es la apuesta de Telefónica como tecnología de acceso radio para el IoT.

La llegada de los sensores IoT para medición de la calidad del aire representa un gran avance. Permiten que administraciones que no podían permitirse grandes inversiones en estaciones de medición dispongan de tecnología capaz de medir la calidad del aire, como veíamos recientemente en el caso de la Diputación de Badajoz. Esto contribuye a que puedan tomar medidas para mejorarla, con un impacto positivo en la salud de los ciudadanos.

Un piloto durante la pandemia

Durante la pandemia, desde el área de Smart cities de Telefónica España hemos probado uno de estos sensores en los meses de febrero, marzo y abril para medir la concentración de dióxido de nitrógeno y material particulado. Los valores obtenidos son muy similares a los de la estación de calidad del aire del Ayuntamiento de Madrid más cercana. También se ha verificado su sensibilidad a los cambios en la presencia de material particulado con diámetro inferior a 10 micras (como referencia, un cabello humano tiene unos 70 micrómetros de diámetro), las llamadas PM10. Tanto los valores del sensor como los de la estación fija del Ayuntamiento ponen de relevancia la influencia de los picos de tráfico y los fenómenos naturales (lluvia y viento) en los cambios en los niveles de PM10.

La calidad del aire y el SARS-COV-2

El control de la calidad del aire se ha convertido en un asunto de vital importancia para las administraciones. Entre los efectos nocivos que la Organización Mundial de la Salud (OMS) atribuye a la contaminación están el riesgo de accidentes cerebrovasculares, cáncer de pulmón y otras neumopatías agudas y crónicas como el asma. En 2017 el 91 por ciento de la población mundial vivía en lugares donde no se respetan las directrices de la OMS sobre calidad del aire.

Algunas tendencias observadas

Este aspecto ha cobrado especial relevancia y actualidad con el COVID-19. Se han efectuado diversos estudios para evaluar el impacto de la calidad del aire en la expansión y mortalidad del coronavirus. Si bien los resultados son preliminares y se necesitan estudios con mayor evidencia y evaluación del impacto de otras variables, se han observado las siguientes tendencias:

  • La alta propagación del COVID-19 en algunas áreas puede estar vinculada a la existencia de niveles altos de material particulado en el aire. Éste podría considerarse, si no portador o factor de refuerzo de núcleos de gotas virales, sí al menos un indicador de la gravedad de la infección por SARS-CoV-2 en términos de difusión y afectación a la salud observados en el norte de Italia.
  • La exposición crónica a contaminantes como el dióxido de nitrógeno y el material particulado se relacionan con un aumento de la mortalidad por COVID-19.
  • La exposición a largo plazo a material particulado menor de 2,5 micras afecta al sistema respiratorio y cardiovascular, lo que exacerba la gravedad del COVID-19 e incrementa el riesgo de muerte en pacientes que lo sufren.

Aquello que se mide es algo sobre lo que se puede actuar. Disponer de la monitorización de la calidad del aire, gracias a los sensores IoT, permite la implementación de medidas de mejora. Responde y contribuye a una concienciación cada vez mayor por parte de los ciudadanos sobre el medioambiente y la información recogida permite trabajar en modelos predictivos que ayudan a la toma de decisiones a largo plazo.

Imagen: cursedthing

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